ZL系列轮式装载机毕业论文.doc

ZL系列轮式装载机摘要装载机是一种重要的土石方施工机械，普遍应用于铁路、公路、建筑、港口、水电、矿山等建设工程。它的主要作用是铲装石灰、砂石、碎屑、土壤、煤炭等散状物料，同时也可以对硬土、矿石等作一定程度的铲挖作业。装载机拥有操作轻便，效率高，机动性好，作业速度快等一系列优点，在加快工程建设的速度，降低工程的成本，提高工程的质量，减轻劳动的强度等诸多方面都起着非常重要的作用，因此成为现代机械化施工中非常重要的机械装备之一。轮式装载机是由动力装置、传动系统、行走装置、液压系统、转向系统、制动系统和工作装置等诸多系统组成。由于工作装置的合理科学性直接影响着装载机的生产效率、动力特性、运动特性、发动机功率、各工况下的作业效果、工作负荷、工作循环时间、外形尺寸等诸多因素，因此，装载机工作装置设计的合理性和科学性对装载机的整体性能有至关重要的影响。轮式装载机的工作装置主要由铲斗，动臂，摇臂，连杆，动臂油缸和转斗油缸组成。科学合理的设计并校核这些零部件，才能最终设计出结构和工作性能合理的装载机工作装置。关键词：装载机，施工机械，工作装置，设计，校核ABSTRACTLoader is a kind of important earthwork construction machinery, widely used in railway, highway, building, port, hydropower, mining and other construction projects. Its main role is loading lime, sand and gravel, debris, soil, coal and other bulk materials, can also be a certain degree of shovel to the hard soil, ore digging. With convenient operation, loading machine with high efficiency, good mobility, fast operating speed and a series of advantages, to speed up the construction speed, reduce project cost, improve project quality, plays a very important role to reduce labor intensity and so on many aspects, therefore become one of mechanical equipment are very important in modern mechanized construction the. The wheel loader is composed of a power device, a transmission system, a walking device, hydraulic system, steering system, braking system and working device and other system components. Due to the reasonable scientific working device of loader directly affects production efficiency, dynamic characteristics, motion characteristics, engine power, under the condition of operation effect, working load, cycle time, size and other factors, therefore, influence of loader working device. The rationality and the scientific nature of the overall performance of the loader are the crucial.The digging resistance and digging force is an important performance index to measure the performance parameters of the excavator, essential to its analysis and calculation. The digging resistance is mainly related with the mining object and its size parameters, and the mining capacity of many conditions, analysis of risk is the key point of operation. In mining based on the force analysis, calculation and analysis can be carried out for each member of the hinge point, and analyzes the rationality of mechanism design.KEY WORDS: Loading machine, Construction machinery, Equipment, Design, verification第1章绪论11.1工程机械国内外现状及发展11.2装载机的简介21.2.1装载机的用途21.2.2装载机的分类21.3国内轮式装载机发展现状及趋势3第2章轮式装载机原理62.1轮式装载机的总体结构62.2轮式装载机的工作原理6第3章ZL系列轮式装载机的总体设计73.1总体设计的原则及主要内容73.1.1工程机械设计原则73.1.2工程机械总体设计的主要内容83.2ZL系列轮式装载机总体参数的确定83.2.1轮式装载机总体参数的确定83.2.2ZL轮式装载机的插入阻力与掘起阻力的确定123.3ZL系列轮式装载机的总体布置133.3.1总体布置的内容、原则和基准选择133.3.2轮式装载机各部件布置的具体要求143.3.3各运动部位校核要求163.3.4桥荷分配和重心位置的计算与调整173.3.5轮式装载机稳定性计算18第4章ZL系列轮式装载机工作装置的设计204.1轮式装载机工作装置的概述204.1.1轮式装载机简介204.1.2轮式装载机的工作过程214.1.3轮式装载机工作装置的设计要求214.2铲斗的设计224.2.1铲斗的设计要求224.2.2铲斗形状、结构224.2.3铲斗主要几何尺寸的确定244.3工作装置连杆机构设计284.3.1确定动臂长度、形状与车架的铰接位置294.3.2确定动臂举升油缸的铰接位置及举升油缸的行程334.3.3其余各点的确定34第5章工作装置强大设计与校核395.1 工作装置的外载荷计算395.2 工作装置的受力分析39结论47参考文献48致谢49第1章绪论1.1工程机械国内外现状及发展工程机械属于机械工业的一个非常重要组成部分，它在现代化建设中提供先进的施工机具，在城市的建设、能源的开采、近海的开发、国防的建设、交通运输与农田水利等诸多方面，都发挥着很重要的作用。众所周知，工程机械的现代化肯定会推动现代化建设，提高建设工程施工质量，从而加快国民经济建设前进的步伐。美国的生产总量居于全球第一，同时欧洲也是工程机械的一个主要生产地和消费区，生成总量全球第二。其中德国是欧洲工程机械的一个主要生产国，德国的混凝土机械、工程起重机、路面机等许多大型工程机械产品在国际市场上知名度很高。此外，在国际市场德国同时输出设计和制造技术，日本、中国等亚洲国家都曾经引进德国的很多重要的产品技术。英国、意大利两国在工程机械方面的产值同样很高，也在全球工程机械行业占有重要的地位。步入21世纪以来，在全球工程机械市场上，企业的兼并与重组的浪潮迭起。除中国的市场外，在全球排名前十位的工程机械巨头占据了百分之八十五的市场份额，同时全球范围内，工程机械行业的产业的集中度在加剧，整个工程机械行业表现出快速增长和加速增长的趋势。中国的经济飞速发展和由此所带来的数量巨大的工程建设投入，使中国的工程机械市场已经成为跨国企业争夺市场的“兵家必争”之地。中国的工程机械行业经过了五十多年发展，时至21世纪的今天，已经发展成门类齐全、规模宏大的机械行业的支柱产业。特别是经过改革开放，经济体制的改革不断深入，使得企业的机制和体制不断发生变化，从而涌现出了山河智能、中联重科、三一重工等一批中国工程机械行业在不同领域的知名企业。时至今日，我国的工程机械行业已经发展成为能够生产十六个大类、一百五十多个系列和三千多个品种的工程机械产品，同时已经占据了国内百分之七十的市场份额。在工程机械市场上，很长时间以来都是以欧美和日本等国家为代表的跨国企业的产品占据着市场竞争过程中的绝对优势地位。而我国工程机械行业的整个发展正是演绎了由非国有品牌独占市场到我国国有品牌逐渐崛起并且最终走出国门走向世界的行业巨变的过程。1.2装载机的简介装载机属于铲土运输机械类，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载和挖掘，以及提升，运输和卸载的自行式履带或轮胎机械。它是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，装载机具有作业速度快，效率高，机动性好,操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。1.2.1装载机的用途装载机是一种用途十分广泛的工程机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。装载机的作业对象主要是:各种土壤，砂石料，灰料以及其他筑路用散装物料等。1.2.2装载机的分类常用的单斗装载机，按发动机功率，行走系结构，传动形式，装载方式的不同有着不同的分类。1， 按照发动机功率的不同有以下四种分类：A,功率小于74kw为小型装载机。B,功率在74至147kw为中型装载机。C,功率在147至515kw为大型装载机D,功率大于515kw为特大型装载机2，按照行走装置不同有俩种分类:轮胎式和履带式。轮胎式装载机质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏路面、接地比压大、通过性差、但被广泛应用。履带式装载机接地比压小，通过性好、重心低、稳定性好、附着力强、牵引力大、比切入力大、速度低、灵活性相对差、成本高、行走时易损坏路面。3，按照传动形式不同有以下分类：A,机械传动式。机械传动式在国内仅用于0.5m³以下的装载机，它一般直接采用汽车或拖拉机的传动装置，即离合器和变速器。B,液力机械传动式。由于液力机械传动取消了机械传动中的离合器而换用液力变矩器，取消了人力换挡变速箱而换用了动力换档变速箱，使发动机在不停车的情况下换挡，操作轻便，工作可靠性高，因此液力机械传动式是轮式装载机的主要传动形式。液力机械传动冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般在中大型装载机多采用。C,液压传动式。液压传动使用柴油机带动液压泵产生高压油，并通过控制系统和油管带动液压马达使车轮传动。它能够简化传动系统，使整机质量减轻，但由于启动性差，液压件价格昂贵，寿命也比较低。液压传动式可无级调速、操纵间便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用。D,电传动式。电传动是由柴油机驱动交流发电机，以此来驱动装在车轮上的直流电动机，然后通过轮边减速器带动车轮转动，这样可以实现无级调速。这种传动检查方便，维修简单，工作可靠。缺点是电机设备质量大，费用高，目前只在大型装载机上使用.4，按照装载方式不同有以下分类：A,前卸式。前卸式结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应用较广。轮式装载机基本上都是前卸式。B,后卸式。后卸式前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好。C,回转式。工作装置安装在可回转360°的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、成本高、侧面稳性较差，适用于较侠小的场地。5，按照转向方式不同有俩种分类：整体式和铰接式。国产ZL系列轮式装载机绝大多数采用铰接式1.3国内轮式装载机发展现状及趋势在经历了50-60年的发展后，到20世纪90年代中末期国外轮式装载机技术已达到相当高的水平。基于液压技术，微电子技术和信息技术的各种智能系统已广泛应用于装载机的设计，计算操作控制，检测监控，生产经营和维修服务等各个方面，使国外轮式装载机在原来的基础上更加精制，其自动化也得以提高，从而进一步提高了生产效率，改善了司机的作业环境，提高了作业舒适性，降低噪声，振动，排污量，保护了自然环境，最大限度的简化维修，降低作业成本，使其性能，安全性，可靠性使用寿命和操作性能都达到了很高水平。目前，国外轮式装载机产品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化发展，并且采用新结构，新技术，产品性能日趋完善。近年来，国外轮式装载机在其未来技术发展中将广泛采用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统；采用单一吸声材料、噪声抑制的方法消除或降低机器噪声；通过不断改进电喷装置，进一步降低发动机的尾气排放量；研制无污染、经济型、环保型的动力装置；提高液压元件、传感元件和控制元件的可靠性与灵敏性，提高整机的机-电-信一体化水平；在控制系统方面，将广泛采用电子监控和自动报警系统、自动换档变速装置；普遍安装GPS定位与质量自动称量控制；开发机器人装载机等。我国轮式装载机起步较晚，其制造技术是陆续从美国、德国和日本等国家引进的。目前，我国轮式装载机生产技术水平只相当于发达国家20世纪80年代的制造水平。当下，虽然国内生产轮式装载机的厂家比较多，但由于国内的企业自主开发创新能力较弱，产品更新换代并不能及时适应市场的需求。因此，在生产制造上出现了一系列的问题，比如工艺装备水平和生产能力低，造成关键零部件技术不过关。所以，就目前的状况，国内的产品在许多方面与先进国家产品相比差距较大。目前我国轮式装载机的发展有如下一些特点。1， 缺乏高科技含量，产品质量不稳定，档次低。2， 设备的灵活性、舒适性较差。3， 用途单一，产品规格中间大两头小。近年来，随着建筑施工和资源开发规模的扩大，对工程机械需求量迅速增加，因而对其可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求。随着微电子技术向工程机械的渗透，现代工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展。自20世纪以来，国外工程机械进入了一个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和新产品。继完成提高整机可靠性任务之后，技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度，努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展。轮式装载机新技术发展特点具体表现在： 1.系列化、特大型化。 2.多用途、超小型化、微型化。3.节能与环保。 4.计算机管理及故障诊断、远程监控系统及整机智能化。 5.优秀的设计和新结构的不断采用尽管国产轮式装载机的技术水平与西方发达国家存在着很大的差距，但也应该考虑到历史和国情的原因。目前国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家也不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，正在从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。其发展体现出以下一些趋势： 1，大型和小型轮式装载机，在近年的发展过程中，受到客观条件及市场总需求量的限制。竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快。 2，各生产厂家根据实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的强度和刚度，以使整机可靠性得到提高。 3，优化系统结构，提高系统性能。4，利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，提高效率，节约能源，降低装载机作业成本。5，提高安全性和舒适性。6，降低噪声排放，强化环保指标。7，广泛使用新材料、新工艺、新技术，特别是机电液一体化技术，提高产品寿命和可靠性。 8，最大限度的简化维修，尽量减少保养次数和维修时间，增大维修空间，普遍采用电子监视及监控技术，进一步改善故障诊断系统，提高排除问题的方法。第2章轮式装载机原理2.1轮式装载机的总体结构轮式装载机是由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成。下图是轮式装载机结构简图。1-铲斗；2-摇臂；3-动臂；4-转斗油缸；5-前车架；6-动臂油缸；7-驾驶室；8-变矩器；9-发动机；10-水箱；11-配重；12-后桥；13-后车架；14-变速器；15-前桥；16-连杆图2-1轮式装载机结构简图轮式装载机的动力是柴油机发动机，大多数采用液力变矩器，动力换档变速箱的液力机械传动形式（小型装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵、铰接式车体转向、双桥驱动、宽基低压轮胎，工作装置多采用反转连杆机构。2.2轮式装载机的工作原理轮式装载机是以柴油发动机为动力源，以轮胎行走机构产生推力(或牵引力)，由工作装置来完成土石方工程的铲挖、装载、卸载及运输作业的一种工程施工机械。以常用的轮式装载机为例(见图3-1所示)，其工作过程是发动机9的动力经变矩器传给传给变速器14，再由变速箱14经过前后传动轴分别传给前后桥15、12以驱动车轮转动，使装载机工作装置接近并插入料堆。工作装置动臂的一端铰接在车架上，一端铰接着铲斗，利用转斗油缸4通过摇臂2和连杆16可使铲斗翻转，利用动臂油缸可使动臂绕上铰接点旋转，以举升、放下铲斗，完成装载作业。第3章ZL系列轮式装载机的总体设计3.1总体设计的原则及主要内容轮式装载机设计包括总体设计、工作装置设计和底盘设计。 装载机总体设计要完成的工作是根据它的用途、作业情况、制造条件及设计任务书的要求合理地选择机型，确定性能参数、整机尺寸、各部件的结构形式等，进行总体布置，从而实现整机的各种性能指标。装载机是由许多部件组合起来的一个有机整体，其整机性能不仅取决于每个部件的品质，而且主要取决于各部件之间的相互协调，这种相互协调是通过总体设计实现的。所以装载机总体设计对它的整机性能起决定性作用。而各总成性能的协调如何，则又取决于总体参数及各总成部件的匹配情况及其布置的合理性。如果在设计过程中缺乏全局观点，而对总体参数及各总成部件的匹配考虑不周或者注意不够，即便所设计的各部件结构是先进的，性能是良好的，但组合在一起不一定能获得整机的良好性能。因此，正确的选择和确定总体参数能使设计部分获得良好的匹配关系。3.1.1工程机械设计原则在设计新机械或对现有机械进行改造设计时，设计人员应遵循如下基本原则： 1，满足使用要求，通过总体设计、各总成部件的选型与设计，以及其合理的组合、匹配和布置，保证在使用条件下能够有效地实现所预期的主要功能，对铲土运输机械而言，应满足牵引性能、动力性能、机动性、稳定性和制动性能等要求。 2，满足经济性要求，在设计、制造上要求成本低，生产周期短；在使用上，要求生产率高、效率高、适用范围大、燃料和辅助材料消耗少、适用方便、维护费用低廉等。 提高设计及制造经济性的主要措施有： A，尽量选用“标准化、通用化、系列化”的零部件，以简化设计、保证质量、降低成本。 B，采用能够降低成本、提高质量、 性能的“新产品、新技术、新结构、新材料”。 C，采用先进的生产和装配工艺，尽可能地简化传动链、简化结构、减少零部件种类和数量。 D，所设计的零部件应 减少材料消耗、简化工艺和降低技术要求，且制造容易，装配简单，互换性好，以便降低制造工时，降低制造机器及所需要的工艺装配费用。3.1.2工程机械总体设计的主要内容尽管工程机械的种类繁多，结构和性能差异很大，但其总体设计通常包括以下的主要内容： 1，根据设计技术任务书，选择机型及各总成的结构形式，确定总体布置方案。 2， 初步确定整机主要的性能参数和基本参数。一般包括:生产率、机器的使用质量、发动机功率、最大牵引力、机器的最大与最小速度、档位数、轮距和轴距（或履带长度、宽度和比压力）、外形尺寸、工作装置的特征尺寸、工作装置的各种操纵速度和各种操纵方式的操纵力等。 3， 确定各总成主要参数间相互联系的关系及机器的重心位置。 4， 计算作业阻力，进行机器在各工况下的受力分析，得到各零部件的设计载荷等相关数据。5， 进行整机的稳定性计算。 6， 进行生产率及其他技术经济指标的初步计算。 7， 必要时，还应进行换装工作装置的初步设计。 8， 绘制整机的尺寸链及整机的草图。 9， 辅助系统（如机罩、附件等）设计。3.2ZL系列轮式装载机总体参数的确定3.2.1轮式装载机总体参数的确定轮式装载机总体参数是指它的主要性能参数和基本尺寸参数。性能参数包括装载机操作质量、额定载重量、铲斗容量、发动机功率、最大插入力、掘起力、最大卸载高度和卸载距离等。基本尺寸参数包括轴距、轮距尺寸、外形尺寸等。1，装载机自重力 装载机的自重力通常指由装载机本身的制造装配质量以及发动机的冷却水、燃料油、润滑油、液压系统油、随车必备工具、驾驶员体重等因素引起的重力。 装载机靠行走将铲斗插入料堆，铲斗插入料堆的能力取决于装载机的牵引力，牵引力受装载机附着力的限制，故装载机的自重力应能使其驱动系统产生足够的附着力，以满足铲斗插入料堆的需求。在插入料堆时，牵引力主要用来克服插入阻力和运行阻力，即：（3-1）式中：Fd是装载机行走牵引力，单位N； Fin是铲斗插入阻力，单位N； m是装载机整机质量，单位kg； u是滚动阻力系数。 （3-2）式中：是滚动阻力系数。装载机牵引力受地面附着条件限制，所以牵引力的最大值应不大于附着力，由于装载机多为四轮驱动，因此由上俩个式子求得装载机自重力G为： （3-3）2，装载机额定载重量装载机额定载重量是在保证装载机必要的稳定性能的前提下，它的最大载重能力。3，装载机铲斗容量装载机铲斗容量分两种：一种称为额定容量，是指铲斗四周均以1/2坡度堆积物料时，由物料坡面与铲斗内廓所形成的容积；另一种称为平装容量，指铲斗的平装容积。通常所说的铲斗容量是指其额定容量。平装容量Vs与额定容量Vr有如下关系,即： （3-4）额定容量Vr与额定载重量M有如下关系： （3-5）式中：是撞在物料密度。4，发动机功率轮式装载机的发动机功率按毕业设计要求自行选取合适的数据。5，最大插入力最大插入力是装载机插入料堆时在铲斗斗刃上产生的作用力，其值取决于牵引力，牵引力越大，插入力也越大。在平地匀速运动下不考虑空气阻力时，插入力大小等于牵引力减去滚动阻力。 （3-6）式中：Fin是最大插入力，单位是N； Pmax是发动机最大有效功率，单位是W； 是传动系统效率； Vin是插入速度，单位是m/s。对于铲装时停止运动，用推压油缸使铲斗插入料堆的装载机，插入力取决于推压油缸的推力，但最大不超过装载机与地面的静摩擦力。铲斗插入料堆时，单位长度斗刃上所产生的最大作用力，叫做单位斗刃插入力，也称比切力。比切力是表示装载机铲斗插入料堆能力的指标，比切力越大，铲斗插入料堆的能力越强.6，挖掘力装载机掘起力是指在下述几个条件下，铲斗绕着某一规定铰接点回转时，作用在铲斗切削刃后面100mm处的最大垂直向上的力(对于非直线型斗刃的铲斗，指其斗刃最前面一点后100mm处的位置)。 1，装载机停在坚实的水平地面上； 2，装载机具有标准的使用质量； 3，铲斗斗刃底部平行于地面，且与地平面距离的上下误差不超过25mm。 装载机掘起力标志着装载机铲斗绕规定点回转时动臂举升或铲斗翻转的能力。如果在举升或转斗过程中，引起装载机后轮离开地面，则垂直作用在铲斗上使装载机后轮离开地面的力就是装载机的掘起力。 掘起力是由转斗或动臂油缸提供的，根据装载机的稳定性计算，初步计算时，根据额定载重量，挖掘力Fz可按下式近似确定： （3-7）计算得：转斗或提升动臂时，单位长度斗刃上产生的最大掘起力叫做单位斗刃掘起力。7，最大卸载高度和铲斗最大举升高度最大卸载高度是指动臂在最大举升高度、铲斗斗底与水平面成45°角卸载时，其斗刃最低点距离地面的高度，露天装载机的卸载高度可以根据配用车辆车厢高度确定，即： （3-8）式中：h是配用车辆车厢高度，单位是mm；h是考虑到作业时斗刃与车厢侧板间保留必要的间隙，取h为300至500mm。铲斗在最大举升高度是指铲斗举升到最高位置卸载时，铲斗后壁挡板顶部运动轨迹最高点到地面的距离。8，铲斗最大卸载高度时的卸载距离铲斗最大卸载高度时的卸载距离，是指铲斗在最大卸载高度时，铲斗斗刃到装载机本体最前面一点(包括轮胎和车架)之间的水平距离。这个距离小于铲斗处于非最高位置卸载时的卸载距离，所以称为最小卸载距离。要保证 （3-9）式中：L是最小卸载距离，单位是mm； b是配用车辆车厢宽度，单位是mm； b是装载机本体前缘与运输车辆间应保留的距离，单位是mm。9，铲斗的卸载角与后倾角铲斗被举升到最大高度卸载时，铲斗底板与水平面间的夹角为卸载角。为了保证铲斗在任何举升高度都能卸净物料，这就要保证在任何举升高度时卸载角都不小于45度。装载机处于运输工况时，铲斗底板与水平面间的夹角为后倾角。后倾角过小,不但影响铲斗的装满程度，而且使铲斗举升初期物料向前撒落；后倾角太大，使铲斗举升后期向后撒落，易造成设备事故。 因此取后倾角在46度 。10，最小离地间隙装载机最小离地间隙是通过性的一个指标，它表示装载机无碰撞的越过石块、树桩等障碍的能力。最小离地间隙根据经验选取，一般在450mm。11，轴距和轮距装载机轴距是指前后桥中心线的距离。轴距的大小影响装载机的纵向稳定性、转弯半径和整机质量。轮距是指两侧轮胎中线的距离，轮距的大小影响装载机的横向稳定性及转弯半径和单位长度斗刃上的插入能力。根据以上各个参数的原理公式及一些基本参数的选取，最终本次设计题目ZL系列轮式装载机的参数选定为：1，装载机自重力G：170000N；2，装载机额定载重量M：5000kg；3，装载机铲斗平装容量Vs：2.5立方米；4，装载机铲斗额定容量Vr：3立方米；5，发动机功率：162000W；6，最大插入力Fin：127500N；7，挖掘力Fz；10000N；8，最大卸载高度：3100mm；9，对应卸载距离：1150mm；10，卸载角：55度；11，后倾角：46度；12，最小离地间隙：440mm；13，轴距：3200mm；14，轮距：2200mm；15，牵引力Fd：180000N；16，满斗举升时间：5；17，空斗下降时间：5；18，转斗卸载时间：2。3.2.2ZL轮式装载机的插入阻力与掘起阻力的确定装载机的工作阻力是多种阻力的合力。由于物料性质和工作机构工作方式的不同，工作阻力有不同的计算方法，一般工作阻力通常分别按插人阻力和掘起阻力进行计算。1，插入阻力插入阻力就是铲斗插人料堆时，料堆对铲斗的反作用力。插入阻力由铲斗前切削刃和两侧斗壁的切削刃的阻力，铲斗底和侧壁内表面与物料的摩擦阻力，铲斗底外表面和物料的摩擦阻力组成。这些阻力与物料的种类、料堆高度、铲斗插人料堆的深度、铲斗的结构形状等有关。计算上述阻力比较困难，一般按以下经验公式来确定总插人阻力：图3-1插入阻力和掘起阻力计算图示 （3-10）式中：Fx是铲斗插入阻力，单位是N；K1是被铲掘物料的块度及松散程度影响系数，对于小块物料(碎石和沙砾)，K1取0.75；K2是物料种类影响系数，K2取0.1；K3是料堆高度影响系数，K3取中间值0.8；K4铲斗形状系数，一般在1.1至1.8之间，对于前刃不带齿的斗取较大值,本机是带齿的斗且较大，则取 1.5；B是铲斗宽度；L是铲斗插入料堆深度，在一次铲掘法时，取等于0.7至0.8斗底长度；在配合铲掘法时，取等于0.25至0.35斗底的长度。2，掘起阻力掘起阻力就是指铲斗插人料堆一定深度后，举升动臂时物料对铲斗的反作用。掘起阻力同样与物料的种类、块度、松散程度、密度、物料之间及物料与铲斗之间的摩擦阻力有关。最大掘起阻力发生在铲斗开始提升时，并假定作用在铲斗斗刃上，随着动臂的提升，掘起阻力逐渐减小。掘起阻力由下式计算： （3-11）式中：Ft是铲斗掘起阻力； Kt是开始提升时物料的剪切应力.对于块度是0.1至0.3m的已松散的岩石，Kt取35000Pa。3.3ZL系列轮式装载机的总体布置3.3.1总体布置的内容、原则和基准选择1，总体布置的内容轮式装载机总体布置的内容包括以下几个方面：A， 确定各部件在整机上的位置及占据的空间。B， 确定各部件之间，各部件与整机之间的连接方式。C， 估计整机自重力及重心位置，并对各部件质量提出要求。D， 布置各操纵机构，机器覆盖件，驾驶室等。E， 审查各运动件的运动空间，排除可能发生的干涉。F， 定出标准化，通用化，系列化的零部件明细表。2，总体布置的原则轮式装载机在总体布置时要考虑以下原则: A， 保证整机的稳定性。B， 结构紧凑，并有较高的传动销率。C， 便于操作维修，工作安全可靠。D， 外形美观，协调。3，总体布置的基准选择轮式装载机在总体布置时应该准确选择三个方向的布置基准： A， 以通过后桥中心线的水平面为上下位置的基准。B， 以通过后桥中心线的垂直面为前后位置的基准。C， 以两侧车轮的对称面为左右位置的基准3.3.2轮式装载机各部件布置的具体要求进行总体布置设计，布置各零部件在车上的位置时，首先要确定基准，对轮式装载机一般可以选车架上缘面或前、后桥中心线作为上、下位置的坐标基准，通过前桥轴线垂直地面的平面为前、后位置的基准，左、右位置则以纵向对称轴线为基准。坐标确定以后，即可以把初选的轴距、轮距和轮胎绘在草图上。各个零部件布置在车上的平面位置应尽量对称于车辆的纵向对称轴线，以利于整车的横向稳定和左、右轮胎的负载均匀1，车架连接和传动轴的的布置本次我所设计的是ZL系列轮式装载机，ZL系列轮式装载机一般采用的是铰接式装载机模型。铰接式转载机前、后车架铰销的布置通常有两种方式：A，铰销布置在前、后桥轴线的中间。转向时前、后轮转向半径相同，便于通过狭小地段。由于前、后轮轮迹始终相同，减小了在松软地面上的行驶阻力和转向阻力距。B，铰销布置在离前桥1/31/2.5的轴距处。转向时，前轮转向半径大于后轮转向半径。由于前后轮转向半径不同，引起附加的功率损失，增加轮胎的磨损。转向时其纵向和横向稳定性都下降，但铲斗原地摆动角度大，便于原地对准料堆，司机不易疲劳。此外，铰销位置偏前，便于传动系的布置。经过比较，铰接销布置在轴距的1/2处，选择第一种铰接方式。连接前后车架的铰接销有上下两个，车架的外部宽度受轮距限制，内部宽度要求考虑安装发动机和转向油缸的位置，车架高度是根据结构的强度要求和支撑件尺寸要求而定。每个车架绕铰接销的相对转角为35°左右。传动轴布置在装载机的纵向对称平面内，且保证水平布置使中间传动轴的中点与车架的铰接销中心线重合。2，发动机和传动系统的布置装载机各零部件的布置一般从发动机开始。发动机一般均匀布置在整机后部，以起配重的作用，其上、下位置应尽量放低，使重心降低，有利于整机的稳定性。但发动机受副车架和驱动桥桥壳位置的限制，且需保证足够的离地间隙和传动系的布置。发动机的位置确定后可以布置液力变矩器、变速器及传动轴。发动机、变矩器和变速器的连接通常有以下几种方式： A，发动机、变矩器和变速器三者组合成一体。其优点是：轴向尺寸短，便于轴距较小的装载机的总体布置；三部件可以组装成一个总成一次安装，使总装工序简化；可以减少部件间的油路管道，增加可靠性。但是，这种布置方式箱体加工同心度要求较高，当其中有一部件损坏时，需整体吊出车体，修理时，由于各部件箱体刚性连接，发动机的振动会其他部件的正常工作。B，发动机与变矩器用传动轴连接，变矩器与变速器连接成一体。C，发动机与变矩器连接成一体，变矩器与变速器用传动轴连接。后两种方案的特点是拆卸及维修方便，发动机前、后位置不受变速器位置影响，可以向后移动，减少配重，有利于整车重量的合理分配。另外，可以根据不同机种配置不同的变矩器与变速器，零部件通用性强。经过比较，选择第二种布置方式。发动机按纵向布置在装载机的后部，以保证整机的稳定性。发动机相对后桥的前后距离，可根据桥荷分配力进行调整。3，摆动桥的布置为了保证装载机在凹凸不平的路面上行驶时，其左右轮都与地面接触，而不悬空，采用了摆动桥结构。 4，工作装置的布置 工作装置一般布置在整机前端，结合卸载高度、卸载距离的要求以及工作装置连杆机构的设计确定动臂与车架的铰点位置。在满足动臂在最高位置时的卸载要求和动臂在最低位置时铲斗不受干涉的前提下，动臂支点越向后布置，动臂举升时的外伸距离越小，稳定性越好，动臂所需转角也小，便于机构设计和提臂液压缸的布置。在满足卸载要求的条件下，若动臂与车架的铰点位置提高，则可以减少铲斗刀刃离前轴的距离，增加掘起力。反之，斗刃离前轴距离增加，掘起力减小。在确定动臂与车架的铰点位置时，还要考虑工作装置不妨碍司机视线和确保司机的作业安全。 动臂油缸与车架的铰接是油缸的下端与车架铰接，这种结构简单，易布置。动臂油缸与车架的铰接位置应使油缸下端有足够的离地高度，以满足装载机离地间隙的要求5，驾驶室的布置 在铰接式车架上，驾驶室布置一般有以下三种方案： A，驾驶室布置在前车架的后部。驾驶员视野好，并与铲斗的相对视角保持不变，铲斗的对准性容易控制，但驾驶员受到工作机构传来的冲击较大，容易疲劳。 B，驾驶室布置在后车架的前部。驾驶员的视野不好，驾驶员与铲